トウィ−クを用いた磁気嵐期間における低緯度帯夜間下部電離圏の等電子密度 面変動

*大矢 浩代[1], 西野 正徳[2]

千葉大学[1]
名古屋大学太陽地球環境研究所[2]

Equal electron density surface variation in the nighttime lower ionosphere at low latitudes during magnetic storms by tweeks

*Hiroyo Ohya[1] ,Masanori Nishino [2]
Chiba University[1]
Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University[2]

Tweek atmospherics are VLF/ELF electromagnetic waves that are originated from lightning discharges and propagate in the Earth- ionosphere waveguide over long distance. We used tweeks for the estimation of nighttime electron density in D region ionosphere at low latitudes. The advantage of tweek observations is that electron density at the bottom of the D-region ionosphere can be measured in wide sea area surrounding the Japan Island. We report the estimation of the electron density and thus reflection height in the D-region ionosphere at low latitudes during magnetic storms. As a result, it was found that the nighttime electron density in D-region at low latitudes showed a tendency of decrease in the storm main phase and of increase in the storm recovery phase.

　トウィ−クとは、雷放電から発生し，地球−電離圏導波管内を長 距離伝播するVLF/ELF帯電磁波である。トウィ−クの研究はこれ まで、その伝播特性を解明するものがほとんどであった。我々は、 トウィ−クの反射点の電子密度がある程度見積もることができるこ とを考慮に入れて，トウィ−クを夜間の低緯度帯下部電離圏の電子 密度観測に利用した。本研究では，海上の電離圏の電子密度変動を 広範囲に捉えることができるのが利点である。
　使用したデ−タは，名古屋大学太陽地球環境研究所母子里(地理 緯度；44.37°N、地理経度；142.27°E)および鹿児島観測所(地理 緯度；31.48°N、地理経度；130.72°E)で、夜間に受信されたト ウィ−クである。上記の両観測所では，毎時50-52分の2分間に デ−タを受信しており，その2分間をその1時間の代表値とみな した。平面地球-電離圏導波管モデルを使用し、ダイナミックスペ クトル上に、理論式を最小二乗法で一致させ、1次モ−ドのトウィ −クの反射高度および伝播距離を求めた。そして母子里および鹿 児島観測所からの伝播距離から、雷放電の発生位置を求め，気象 衛星‘ひまわり’の赤外線画像の雲分布と一致することを確かめ た。我々は1次モ−ドを使用したので，トウィ−クが伝播経路の 中点で反射したものと仮定し，緯度経度10°毎に平均値を取り、トウィ− クの反射面を作成した。この反射面の電子密度は，Shvets and Hayakawa (1998)の電子密度−cut off周波数の関係式を我々のデ−タに 使えるように変更し計算すると，おおよそ20-30 cm-3 であることがわか っている。この電子密度は，IRI-95モデルによると、電離圏の底である。 トウィ−クの反射点は，電子密度20-30 cm-3 の範囲であるため、反射は 等電子密度であると想定した。また電子密度が増減すると，IRI-95モデル の電子密度プロファイルの形はそのままで、電離圏の底の高度が上下する ものと仮定した。つまり、電子密度が増加するとトウィ−クの反射高度は 低下し，反対に電子密度が減少すると反射高度は上昇するものとした。つ まり、トウィ−クの反射面はほぼ等電子密度で、電子密度プロファイルは 得られないため，IRI-95モデルを参考としている。下記の２つの磁気嵐期 間における夜間の低緯度帯下部電離圏の電子密度変動を調べた：(1)2000 年10月2−9日および(2)2001年4月11−17日(いずれもUT、以下全てUT)。 上記期間のDst値のピ−クはそれぞれ，(1)-192 nT および(2)-251 nT であった。解析した結果，磁気嵐の主相において、tweekの反射高度は90- 95 km,回復相では，85-90 km(図参照)であることが分かった。図は、回 復相における典型的な反射面で，広範囲(地理緯度0-50°N、地理経度 100°E-170°W)にわたって低下していた。これは、磁気嵐の主相におい て、D領域の電子密度が減少し，回復相で電子密度が増加したことを意味 する。講演ではさらに，トウィ−クの解析結果とMFレ−ダ−との比較結果 について詳細に報告する。